Гл а в а 2

Костная система

4.1. Общие положения.

Остеология - это учение о костях. В течение жизни у человека образуется более 800 отдельных костных элементов, из них 270 _ формируются во внутриутробном периоде, остальные - после рождения. Большая часть отдельных костных элементов срастается жду собой и в связи с этим скелет взрослого человека содержит только 206 костей.

Кости вместе с их соединениями в организме

Чел. составляют скелет , который выполняет в организме различные_функции.

Функции скелета. Прежде всего кости туловища и нижних ко­нечностей выполняют опорную функцию для мягких тканей (мышц, связок, фасций, внутренних органов). Большинство костей игра-

т роль рычагов. К ним прикрепляются мышцы, которые обеспе­чивают локомоторную функцию (перемещение тела в пространстве). Обе названные функции позволяют назвать скелет пассивной ча­:1Ъю опорно-двигательного аппарата. Скелет человека представ­ляет собой антигравитаиионную конструкцию, которая противо­действует силе земного притяжения.

Кости черепа, туловища и тазовые кости выполняют защитную функцию от возможных повреждений жизненно важных орган­ов, крупных сосудов И нервов (в черепе помещается головной мозг, органы зрения, слуха и равновесия; в позвоночном канале расположен спинной мозг; грудная клетка защищает сердце, легкие, крупные сосуды и нервные стволы; тазовые кости предохра­няют от повреждений прямую кишку, мочевой пузырь и внутрен­ние половые органы).

Большинство костей содержат внутри красный костный мозг, который выполняет кроветворную функцию, а также является органом иммунной системы. Кости принимают участие в мине­ральном обмене, так как в них депонируются многочисленные :химические элементы, преимущественно соли кальция, фос­фора.

Кость как орган. Кость, os, - это орган, являющийся компо­нентом системы органов опоры и движения, имеющий типичную форму и строение, характерную архитектонику сосудов и нервов, построенный преимущественно из костной ткани, по крытый снаружи надкостницей и содержащий внутри костный мозг.

Надкостница, periosteum, покрывает кость снаружи, за исключением тех мест, где расположен суставной хрящ и прикрепляются сухожилия мышц или связки. Она отграничивает кость от окружающих тканей, представляет собой тонкую, прочную пленку, по строенную из плотной соединительной ткани, в которой расположены нервы, кровеносные и лимфатические сосуды. Последние проникают из надкостницы в вещество кости.

Большую роль надкостница играет в развитии (росте в толщину) и питании кости. В ее

внутреннем слое образуется костная ткань. Кость, лишенная надкостницы, становится не жизнеспособной.

Практически все кости имеют суставные поверхности для со членения с другими костями, которые покрыты не надкостницей, а суставным хрящом. По строению суставной хрящ чаще является гиалиновым и реже - волокнистым.

Внутри большинства костей в ячейках между пластинками губчатого вещества, или в костномозговой полости, находится костный мозг. Он бывает красным и желтым. У плодов и новорожденных в костях содержится только красный (кроветворный) костный мозг, medulla osseum гиЬга. Общее количество красного костного мозга составляет около 1500 см". У взрослого человека красный костный мозг частично заменяется желтым - medulla osseum flava, который в основном представлен жировыми клетками и расположен в пределах костномозговой полости. Изнутри костно-мозговая полость выстлана специальной оболочкой, получившей название эндоста.

На распиле кости видны два вида костного вещества: компактное и губчатое. Компактное вещество, substantia compacta, расположено снаружи и представлено сплошной костной массой Костные пластинки, образованные костными клетками, в компактном веществе располагаются очень близко друг к другу. Компактное вещество тонким слоем покрывает эпифизы трубчатых и плоских костей.

Полностью из компактного вещества построены диафизы трубчатых костей. Губчатое вещество, substantia spongiosa, представлено редко расположенными костными пластинками, в ячейках между которыми содержится красный костный мозг. Из губчато­го вещества построены эпифизы трубчатых костей, тела позвонков, ребра, грудина, тазовые кости, ряд костей кисти и стопы. Компактное вещество у этих костей образует лишь поверхностный слой.

Структурно-функциональной единицей кости является остеон, или гаверсова система, который представлен концентрически расположенными костными пластинками (гаверсовыми), которые в виде цилиндров разного диаметра вложены друг в друга и окружают гаверсов канал. В последнем проходят кровеносные сосуды и нервы. Между остеонами расположены вставочные, или промежуточные, пластинки, которые идут во всех направлениях. В костях постоянно происходят процессы новообразования и раз­рушения остеонов. Вставочные пластинки представляют собой оставшиеся части подвергшихся разрушению старых остеонов.

Диафиз трубчатой кости представляет собой полый цилиндр, стенками которого является компактное вещество. Эта полость называется костномозговым каналом. Последний сообщается с ячейками губчатого вещества в эпифизах кости. Эпифизы трубча­той кости построены из губчатого вещества. Компактное вещество покрывает эпифизы только снаружи сравнительно тонким слоем. Аналогичное строение имеют широкие и короткие кости. Плас­тинки губчатого вещества в каждой кости расположены строго упорядоченно: они совпадают с направлением сил наибольшего сжатия и растяжения.

Известно, что в архитектурных сооружениях полые колонны (трубчатые) имеют большую прочность на единицу массы, чем цельные. Следовательно, остеонная конструкция обеспечивает высокую степень прочности кости. Группы остеонов, располага­ясь по линиям наибольших нагрузок, формируют костные пере­кладины губчатого вещества и костные пластинки компактного вещества. При усилении или ослаблении функциональных нагру­зок архитектоника губчатого вещества изменяется, часть перекла­дин рассасывается или развиваются новые системы костных ба­лок. После срастания переломов изменяется трубчатая структура кости (как макро-, так и микроскопическая) и существенно сни­жается ее механическая прочность.

Прочность кости у здорового взрослого человека больше ,чем прочность некоторых строительных материалов: она примерно такая же, как у чугуна. Исследования по изучению прочности проводились еще в прошлом веке. Так, по данным П.Ф.Лесгаф­та, бедренная кость человека при растяжении выдерживала на­грузку 5500 Н/см², при сжатии - 7787 Н/см². Большеберцовая кость выдерживала при сжатии нагрузку 1650 Н\см2, что может сравниться с грузом, равным массе тел более чем 20 человек. Указанные цифры свидетельствуют о высокой степени резервных возможностей костей по отношению к различным нагрузкам.

Упругость - это свойство возвращать исходную форму после прекращения действия внешней среды. Упругость кости равна упру­гости твердых пород дерева. Она, так же как и прочность, зависит от макро- и микроскопического строения и химического состава кости.

Химический состав кости. Химический состав кости зависит от ее состояния, возрастных и индивидуальных особенностей. Све­жая кость взрослого человека содержит 50 % воды, 16 % жира, 12 % органических и 22 % неорганических веществ. Высушенная и обезвоженная кость примерно на 2/3 состоит из неорганического вещества и на 1/3 - из органического.

Неорганическое вещество представлено преимущественно со­лями кальция в виде субмикроскопических кристаллов гидрокси­аппатита. С помощью электронного микроскопа установлено, что и кристаллов параллельны костным волокнам. Из кристаллов гидроксиаппатита формируются минеральные волокна.

Органическое вещество кости называется «оссеин». Это белок, представляющий собой разновидность коллагена и образующий основное вещество кости. Синтезируется оссеин костными клет­ками - остеоцитами. Следует отметить, что костный матрикс кроме оссеина содержит минеральные вещества.

Если обработать кость кислотой, т. е. провести декальцинацию, то минеральные соли удаляются. Такая кость, состоящая только органического вещества, сохраняет все детали формы, но от­личается чрезвычайной гибкостью и эластичностью. При удале­нии органического вещества путем сжигания эластичность кости

теряется, а оставшееся вещество становится хрупким. Неоргани­ческие вещества придают кости прочность и хрупкость.

Количественное соотношение органических и неорганических веществ в костях зависит прежде всего от возраста и изменяется од влиянием различных причин (климатических условий, пита­ния, заболеваний организма). Так, у детей кости гораздо беднее минеральными веществами (неорганическими), поэтому отлича­тся большей гибкостью и меньшей твердостью. У пожилых лю­дей, наоборот, уменьшается количество органических веществ. В этом возрасте кости становятся более хрупкими, при травмах в них ча­сто возникают переломы.

Развитие костей. Костная ткань начинает формироваться у че­ловеческого зародыша в середине 11 месяца внутриутробной жиз­ни, когда уже сформировались все остальные ткани. Развитие ко­стей может происходить двумя способами: на основе соединительной ткани и на основе хряща.

Кости, формирующиеся на основе соединительной ткани, на­зываются первичными. К ним относятся кости крыши черепа, кос­ти лицевого черепа. Процесс окостенения первичных костей но­сит название «эндесмальный». Он осуществляется следующим об­разом: в центре соединительнотканной закладки появляется точка окостенения, которая затем разрастается в глубину и по поверх­ности. В конечном итоге от первоначального соединительноткан­ного пласта неизменным остается лишь самый поверхностный слой, который затем превращается в надкостницу.

Кости, развивающиеся на основе хряща, называют вторичны­ми: они проходят соединительнотканную, хрящевую и, в послед­нюю очередь, костную стадии. Ко вторичным костям относятся ости основания черепа, туловища и конечностей.

Рассмотрим развитие вторичной кости на примере длинной трубчатой кости. К концу II месяца внутриутробного периода на месте будущей кости определяется хрящевая закладка, которая о форме напоминает кость. Хрящевая закладка покрыта надхрящ­ницей. В области будущего диафиза кости надхрящница превраща-

ется в надкостницу. Под ней откладываются соли кальция, и хря­щевые клетки начинают погибать. На их месте из надкостницы появляются костные клетки - остеобласты, и окостенение мет от периферии вовнутрь. Этот этап окостенения вторичных кофей называют перихондральным. В дальнейшем отмечается постепенное нарастание новых слоев кости со стороны надкостницы.

В эпифизах окостенение начинается позже: из костной точки, появляющейся внутри хрящевой закладки эпифиза и идет от центра к периферии. Данный процесс окостенения называют знхондраль­ным. После завершения энхондрального окостенения за счет над­костницы по краю хрящевой закладки эпифиза развивается пери­остальная кость - тонкая пластинка компактного вещества. Хря­щевая прослойка остается между эпифизом и диафизом - это метаэпифизарный хрящ. Он является зоной роста кости в длину и после прекращения роста кости исчезает.

В длинных трубчатых костях (бедренной, плечевой, костях голе­ни и предплечья) обычно формируются отдельные точки окосте­нения в каждом эпифизе. Прирастание эпифизов к диафизу проис­ходит после рождения. Так, нижний эпифиз большеберцовой кос­ти прирастает к 22-летнему возрасту, а верхний - к 24-летнему. В эпифизе некоторых трубчатых костей появляется одновременно несколько точек окостенения. Так, например, в верхнем эпифизе плеча - три точки, в нижнем - четыре. Объемные кости и кости основания черепа также окостеневают по энхондральному типу. В плоских костях процесс окостенения идет в обратном порядке, т. е. периостальное окостенение предшествует энхондральному.

Процесс окостенения скелета у ребенка может ускоряться или замедляться, что обусловлено генетическими и гормональными факторами, различными воздействиями окружающей среды. для оценки процесса развития скелета введено понятие «костный воз­раст», о котором судят по числу точек окостенения в костях и по срокам их слияния. для этого обычно делают рентгеновские снимки кисти, так как в этой части тела особенно четко выявляется воз­растная динамика появления точек окостенения. Костный возраст не всегда совпадает с паспортным. Так, у одних детей процесс окостенения завершается на 1 - 2 года раньше положенного сро­ка, у других - на 1- 2 года отстает. Начиная с 9 лет, отчетливо выявляются половые различия окостенения, у девочек этот про­цесс происходит быстрее. Рост тела в высоту у девушек завершает­ся в 16 - 17 лет, у юношей - в 17 - 18 лет. В дальнейшем прирост длины тела составляет около 2 %.

При старении в различных частях скелета происходит разреже­ние кости - остеопороз. В трубчатых костях отмечается рассасыва­ние кости на внутренней поверхности диафиза, в результате рас­ширяется костномозговая полость. Вместе с этим наблюдается отложение солей кальция и развитие костной ткани на внешней поверхности костей, под надкостницей. Нередко в местах при­крепления связок и сухожилий, а также по краям суставных по­верхностей формируются костные выросты - остеофиты.

Классификация костей. Подходы к классификации костей весь­ма разнообразны. Наиболее целесообразно классифицировать ко­сти по расположению, форме и строению, развитию.

По расположению выделяют: кости черепа, кости туловища и конечностей.

По форме и строению различают четыре вида костей туловища конечностей: трубчатые, плоские, объемные и смешанные.

По развитию кости классифицируют на первичные (развивае­тся из соединительной ткани), вторичные (развиваются из хря­ща) и смешанные.

Трубчатые кости на распиле имеют в диафизе полость. По ве­личине они могут быть разделены на длинные (плечевая, кости предплечья, бедренная, кости голени, ключица) и короткие (ко­сти пясти, плюсны, пальцев).

Плоские кости на распиле представлены преимущественно однородной массой губчатого вещества. Они обширны по площа­ди, но толщина их незначительна (тазовые кости, грудина, ло­патки, ребра). Объемные кости в большинстве случаев, так же как

плоские, на распиле содержат однородную массу губчатого ве­щества; их длина, высота и ширина примерно одинаковы (кости запястья, кости предплюсны). Смешанные кости отличаются спе­цифичностью и сложностью формы. В их составе встречаются элементы строения объемных и плоских костей (позвонки).

Кости черепа также различаются по расположению, развитию и строению. По расположению их подразделяют на кости мозго­вого черепа и лицевого черепа, по развитию - на первичные (эндесмальные) и вторичные (энхондральные).

По внутреннему строению выделяют три вида костей черепа: 1) кости, состоящие из диплоического вещества (губчатого вещества с мелкими ячейками), - диплоические (теменная, за­тылочная, лобная кости, нижняя челюсть);

2) кости, содержащие воздушные полости, - пневматизиро­ванные (височная, клиновидная, решетчатая, лобная кости и верх­няя челюсть);

3) кости, построенные преимущественно из компактного ве­щества, - компактные (слезная, скуловая, нёбная, носовая кость, нижняя носовая раковина, сошник, подъязычная кость).